Эффект электромагнитного импульса (ЭМИ) при ядерном взрыве был известен ещё с первых испытаний ядерного оружия. Но при наземном, подземном и низковысотном воздушном ядерном взрыве им на практике можно было пренебречь, из-за небольшой мощности и дальности действия этого поражающего фактора ядерного взрыва. Но в конце 1950-х экспериментально открыли эффект мощного ЭМИ при ядерном взрыве в стратосфере.
В 1962 году американцы проводили серию испытаний термоядерных боеприпасов на больших высотах. 9 июля 1962 года ракета «Тор» доставила боеголовку мощностью 1,44 мегатонны на высоту 400 километров над атоллом Джонстон в Тихом океане, где она и была подорвана. На такой высоте отсутствует атмосфера, а значит и ударной волны от этого взрыва не было. Однако возникли другие эффекты, связанные с ЭМИ.
На Гавайях на расстоянии 1500 километров от эпицентра вышли из строя сотни уличных фонарей, телевизоры, радиоприёмники и другая электроника. Взрыв повлиял и на космические аппараты: были выведено из строя три спутника, находившиеся на низких орбитах. Оказалось, что при стратосферном ядерном взрыве происходит следующее. Жесткое гамма-излучение, на которое приходится всего 0,1 % от мощности взрыва, распространяется во все стороны. Та его часть, что попадает при этом в верхние слои атмосферы, на высоте около 30 км поглощается воздухом.
Гамма-кванты выбивают электроны из атомов, составляющих молекулы газов, образующих воздух. За счет эффекта Комптона эти электроны разгоняются до высоких скоростей и, в свою очередь, выбивают следующие электроны. В итоге на всей засвеченной площади атмосферы за наносекунды возникает огромное количество свободных электронов, движущихся в том же направлении, что и исходное излучение. Здесь в игру вступает магнитное поле Земли.
Все эти скоростные электроны начинают синхронно поворачивать в магнитном поле и за счет эффекта циклотронного резонанса излучают электромагнитный импульс. Его длительность — десяток наносекунд, а амплитуда — 20...50 кВ/м, но он излучается не из точки. Он излучается всем небом на тысячи километров вокруг эпицентра высотного взрыва.
Именно большая дальность, наряду с очень короткой протяженностью во времени, делает ЭМИ столь мощным оружием. Плотность этого потока энергии мало меняется на протяжении сотен километров от эпицентра. Из-за этого ЛЭП могут набирать мегавольты перенапряжения, а трансформаторы на их концах получать пробои изоляции обмоток. Если не приняты специальные меры защиты от ЭМИ, то неизбежны также пробои на терминалах проводной связи, сгорающие тракты радиолокаторов и радиостанций, сгоревшая электроника.
Можно ли защититься от ЭМИ? Да, разумеется. Наиболее эффективный способ защиты — отключить электронные устройства от сети и поместить их в «клетку Фарадея» или просто закрыть экраном из любого токопроводящего материала. Именно этот способ военные применяют в современных радарах. Для сброса энергии ЭМИ применяют также специальные разрядники. Для размыкания цепей в случае ЭМИ используют стабилитроны и варисторы.
Более всего нуждается в защите от ЭМИ всё, что связано с проводниками большой длины: линии электропередач и связанные с ними трансформаторные станции, линии проводной связи. Впрочем, последние сейчас переводят на оптоволокно, на которое ЭМИ не повлияет. Насколько энергосистема разных стран защищена от ЭМИ — сложно сказать, данные об этом в открытой печати почти не публикуют. Если такой защиты не предусмотрено конструктивно, то, в случае удара по данной стране ЭМИ-оружием, следует ожидать отключения электроэнергии до полной замены вышедших из строя трансформаторов и прочих чувствительных к большим скачкам напряжения элементов электросети.
Бытовые электроприборы тоже могут выйти из строя, если подключены к сети в момент ЭМИ. А вот токи внутри самих этих приборов будут незначительными. Заведомо не пострадает техника в металлическом корпусе, отключенная от сети или же защищённая UPS, стабилизатором напряжения или его аналогом в блоке питания. Выйдут из строя также все незащищённые датчики, как бытовые (вроде пожарных), так и промышленные. От ЭМИ также пострадают спутники, в особенности телекоммуникационные.
Что же ждёт страну, по которой нанесён полномасштабный удар ЭМИ? Нет электричества, пока не починят трансформаторные станции. Нет телевидения, мобильной и проводной телефонной связи, интернета. Радио есть частично, во всяком случае, военные радиостанции работать будут, а значит власти смогут доводить до населения наиболее важную информацию. Не работает сигнализация в магазинах (и всех прочих учреждениях, банках и т.д.), светофоры, видеокамеры наблюдения. Не работают все платёжные системы. Интернет отсутствует и восстановится не скоро — пока не заменят все маршрутизаторы и коммутаторы. При этом сами каналы (как и электрическая проводка) физически в порядке, вышли из строя лишь подключенные к ним устройства. Через какое время после такого удара восстановится обычная цивилизованная жизнь — трудно предсказать.
Ставьте палец вверх и подписывайтесь на канал Оружие, чтобы первым получать свежие статьи из мира новейший вооружений и военной истории!